一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器

1.本发明涉及空气处理器技术领域，具体为一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器。


背景技术：

2.空气是人类生存的必要条件，空气质量品质的高低很大程度上影响了人们的身体健康。有研究表明在人的一生中，至少有90％是在室内度过的。虽然人类最先认识到大气污染会影响人体健康，但是实际上室内空气污染比室外大气污染更为严重。室内空气污染物概括为两大类：一类是悬浮固体污染物，包括颗粒物、细菌等；另一类是气体污染物，包括no采用光触媒技术的厨卫用空气处理器、o3、甲醛、挥发性有机物(vocs)等。可吸入颗粒物主要成分碳粒具有抑制细胞分化和细胞代谢，刺激气管和肺上皮细胞增生、致纤维化的作用引起哮喘、肺炎、支气管炎、慢性阻塞性肺病等。vocs具有神经毒性、肾毒性、致癌性。甲醛经呼吸道吸收，刺激人的嗅觉、眼睛.引起咽喉不适或疼痛等。细菌等可能引起咳嗽、过敏反应等。目前所谓的病态建筑综合症(sbs)、建筑物关联症(bri)和化学物质过敏症(mcs)都与此有关。
3.室内空气污染源主要包括室内建材、烹饪油烟，二手烟、卫生间地漏。其中厨房是人们日常生活中室内污染物稳定“供应商”。
4.厨房内主要的污染物主要有油烟、清洁剂挥发等。当食用油加热到250℃时产生辣味的丙烯醛，对咽喉等呼吸系统产生刺激性，引发呼吸道疾病。有学者收集200℃的花生油烟中检测出了99种挥发性物质。对厨房空气样品进行分析，发现存在苯并芘等5种具有强致癌性多环芳烃，其中苯并芘作为第一个被发现的环境化学致癌物，可导致人体细胞染色体损伤，有研究表明长期处在的烹饪环境中的厨师和家庭主妇，肺癌发病率较高。油烟机长久使用后就会积满油污和灰尘，效率降低，若未能及时将上述污染物抽离，会扩散到客厅等相邻空间。并且堆积的油污清理不及时也会滋生细菌，进而导致浮空的细菌菌落数超标。并且在疫情影响下，社会各界都日益重视病毒或细菌的抑制方法。
5.通风被视为最惯常的手段用来去除室内大部分污染物，但随着建筑物节能要求的提高，室内的自然通风量也随之减少，因此仅依靠室内通风去除污染物问题已经不能满足人的需求。城镇化飞速发展，人们对空气质量要求越来越高以及新型空气洁净技术的持续发展，空气净化器产品功能应该不断增加，去除污染物的种类也需要不断扩大，从最初的去除颗粒污染物应扩展到去除挥发性有机物、病毒、微生物等多种室内污染物，空气净化器产品种类也应随之丰富。
6.光催化技术利用具有光催化活性的半导体材料在光照下激发出的电子和空穴对参与光化学反应，完成对有机气体或者微生物有机体质的降解，反映在常温常压下就能进行。光催化技术是光化学和催化剂二者的有机结台。
7.常用的光催化剂为光催化剂多为n型导体材料，如tio2、zn02、wo3、sno2、fe2o3等.其中tio2因其稳定性好，对人体无害而成为最受重视的一种光催化剂。但tio2作为光催化剂也
存在着局限性，电子和空穴在tio2表面迁移，二者之间很容易重新复合，会进一步降低催化剂的活性。考虑到活性不高的因素，为了进一步改善tio2的光催化性能，通过对tio2进行改性来获得新型催化剂的研究在近些年来备受关注。
8.有学者表明光催反应对温度的变化不敏感，但温度对反应体系具有影响。meng等发现温度对tio2的光催化活性有积极影响，温度不仅影响载流子的分离、转移和复合，对后续的光化学反应也有影响。zhang等发现光辅助分解的速率与温度成正比，升温有利于半导体表面的氧化还原反应。反应温度的升高也可减少催化剂的能耗。
9.sang bum kim等发现在适宜湿度的环境下，也可增加催化剂反应速度。水蒸气参与光催化反应，超氧化物自由基可以与水分子反应，最终形成羟基自由基，而羟基自由基的形成可使vocs的光催化降解率增加。
10.紫外线是通过破坏微生物核酸从而杀死微生物的，属于光谱杀菌，瞬间杀菌，紫外线杀菌是一种物理杀菌法，但光催化的紫外线光照射空气中的氧气，会产生臭氧，臭氧会增加人体健康暴露风险。
11.基于现在厨房用的空气处理器去除污染的功能较为单一，并且催化剂的活性不高并在去除污染物后产生的二次污染，且厨房温度和湿度其数值相较于常温条件下皆偏高，偏高的温度和湿度会抑制部分催化剂的性能，进而造成净化度不高，因此本发明提出一种新的技术方案。


技术实现要素：

12.本发明的目的在于提供一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器，通过利用在不同的温度和湿度下催化净化的污染物不一样，而设计的分段式净化器，其先对带有温度和水的空气先除尘，后进入到第一部分去除苯、甲苯、甲醛，同时进行紫外线杀菌，之后第二部分湿度调节器进行去湿，此部分在一定温度下去除的是乙烯。第三部分是经过温度调节器后，得到正常温度和湿度的空气，在此部分有两种催化剂，可去除三氯乙烯、四氯乙烯、丙酮和杀菌中产生的臭氧，从而解决了上述背景技术中提出室内空气净化装置去除污染物功性单一，催化剂活性不高以及去除污染物后产生的二次污染的问题。
13.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器包括金属外壳、抽气模块、空气净化模块、显示模块和语音模块。
14.优选的，所述金属外壳框架包括顶面板、底面板、前面板、后面板、左面板和右面板。
15.优选的，所述抽气模块包括抽风机、隔音装置、电源插口、空气入口、空气出口、连接出入口和抽风机的空气流路径。所述的隔音装置置于抽风机处，避免产生噪音。所述的金属外壳框架中背面板的下部有安装的电源接口，电源接口与所述的抽风机连接。所述的空气入口设于右面板，空气出口摄于左面板，避免直吹人体。
16.优选的，所述空气流路径与密封圈嵌套连接，避免空气泄漏造成净化阶段的不成功。
17.优选的，所述顶面板有固定装置，用于悬挂装置。
18.优选的，所述底面板上下部分设有底部把手可使装置能够进行便捷的位置移动
19.优选的，所述空气净化模块包括颗粒物过滤组件、光催化净化组件、空气清新剂组
件，湿度调节器、温度处理器
20.优选的，所述光催化净化分为三步部分，第一部分：光催化净化和紫外线杀菌组件、第二部分：光催化净化、第三部分：催化净化、臭氧吸收组件
21.优选的，所述颗粒物过滤组件包括滤网。优选的滤网位于靠近所述空气入口的一端，且滤网的长度和宽度均小于机身上的长度和宽度
22.优选的，所述滤网有两层。第一层为初效滤网，主要去除空气中较粗的杂质、碎屑等。第二层为hepa，主要去除颗粒物。
23.优选的，所述初效滤网为中密度无纺布材料。所述hepa滤网为聚四氟乙烯材料，使用喷熔工艺制得
24.优选的，所述光催化净化和紫外杀菌组件包括涂有光催化剂设于四面及连接下方空气流通路径处、紫外装置，置于颗粒物过滤物组件的后面
25.优选的，所述紫外线杀菌组件包括紫外灯管和灯管支架
26.优选的，所述通常用于生物学方面的紫外线分为uva，uvb和uvc 3个光谱波段，本发明采用生物效应最显著uvc波段(200～275nm)，此波段对微生物的断键能力最强，灭菌的能力最强，主要用于杀菌消炎作用。
27.优选的，所述uvc波段紫外线的穿透能力是最弱的，避免了紫外线的外泄，对人体造成伤害。
28.优选的，所述光催化剂应为n型半导体材料。常见的催化剂为tio2、zno、mno2、fe
2o3
。其中锐钛矿tio2因为价廉、无毒、稳定等优点在光催化领域脱颖而出，但由于tio2电子和空穴复合快，导致其效率低。元素掺杂已经成为一种很有前途的技术，贵金属与tio2的沉积，对其进行性改性可提高效率，但因贵金属造价高昂，这一方法未能推广。本发明选用过渡金属ni对tio2进行改性，可以有效的克服tio2光催化剂在量子效率方面的缺陷，提高效率。同时催化剂比表面积小也会影响催化剂效率，本发明将催化剂负载在多孔材料上，以容纳更多的ni-tio2粒子，来增大催化剂的比表面积。电纺丝纳米纤维因孔隙率高、空间连通性和大比表面积等特性可作为本发明ni-tio2的理想载体。
29.优选的，所述空气净化器位置在灶台上方，当做饭时，周围环境的湿度和温度都比平常时候要高。水蒸气对于长时间保持光催化催化剂活性至关重要，但较高含量的水蒸气具有很强的抑制作用。同时，水能够抑制一些voc的光催化，包括三氯乙烯(tce)、四氯乙烯(pce)、丙酮和乙烯，而适当的湿度可以促进苯、甲苯、间二甲苯和甲醛的光催化。光催化系统不需要加热，但温度对反应体系具有影响。乙烯、苯、甲苯和甲醛的光催化降解率普遍随着反应温度的升高而增加，而三氯乙烯的光催化降解率随着温度的升高而降低。
30.优选的，所述将带有ni-tio2粒子的电纺丝纳米纤维放置于四周及底部，经过颗粒物处理的空气带着温度和湿度进入到第一部分，在紫外线灯的照射下，激活材料表面吸附的氧和水分，产生氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，发生氧化反应，可以使苯、甲苯和甲醛分解成二氧化碳和水，同时紫外光也会将空气中的残留悬浮细菌处理。
31.优选的，所述第二部分光催化净化包括：光催化剂、紫外装置、温度调节器、湿度调节器。
32.优选的，所述处理后的气体经过湿度调节器，去除部分水蒸气，带着一定温度的进入到第二部分，在此部分乙烯会在催化剂的作用下分解。
33.优选的，所述第三部分催化净化、臭氧吸收组件包括：光催化剂、臭氧催化剂、温度处理器。
34.优选的，所述去除臭氧的催化剂选为ni/nio催化剂，镍(ni)作为过渡金属，其氧化物在高湿度条件下易失活，说明蒸汽对催化剂上的臭氧分解有抑制作用。
35.优选的，所述气体经过温度调节器，降低温度进入到第三部分，此部分湿度、温度正常，将带有ni/nio催化剂和ni-tio2催化剂的电纺丝纳米纤维放置于四周及底部。此部分去除三氯乙烯、四氯乙烯、丙酮以及因紫外灯照射空气中的氧气产生臭氧。
36.优选的，所述空气清新剂组件包括空气清新剂槽、空气清新剂盖、扩散棉，空气清新剂组件置于空气出口一端。
37.优选的，所述空气清新剂槽与盖通过螺纹连接，所述的空气清新剂盖上设有若干条纹孔。所述的空气清新剂槽中可选的有空气清新块、扩散棉滴加空气清新液。
38.优选的，所述显示模块包括液晶显示屏，其中可显示正在进行的是净化模块的哪一部分，滤网状态以及显示空气质量的优良。所述显示模块位于前面板。其中电源开关安装于所述的前面板上，便于操作。
39.优选的，所述语音模块可提示空气净化器的开启与关闭。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该采用光触媒技术的厨卫用空气处理器，在对厨房环境进行抽风的同时，利用新风进来后先用颗粒物净化组件去除颗粒物、再是利用不同污染物在不同湿度和温度的条件下的分解要求将光催化净化组件分为三部分，使voc和臭氧依次分解、气体中的细菌在uvc波段的紫外光作用下失去活性，起到杀菌作用、最后经过处理的气体再与空气清新剂相互作用排出，提高了控制净化的质量。
附图说明
41.图1是本发明的所述的一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器的主视图；
42.图2是本发明的所述的一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器的背部视图；
43.图3是本发明的所述的一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器的左视图；
44.图4是本发明的所述的一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器的结构简图。
45.图中：1、金属壳体；2、前面板；3、背面板；4、顶面板；5、左面板；6、右面板；7、底面板；8、空气入口；9、空气出口；10、空气清新剂组件；11、空气清新剂盖；12、空气清新剂槽；13、扩散棉；14、底部把手；15、电源接口；16、抽气模块；17、抽风机；18、密封圈；19、隔音装置；20、颗粒物过滤组件；21、初效滤网；22、hepa滤网；23、紫外线灯；24、光催化净化和紫外线杀菌组件；25、ni-tio2催化剂；26、光催化净化组件；27、湿度调节器；28、光催化净化、臭氧吸收组件；29、温度调节器；30、电纺丝纳米纤维；31、电源开关；32、液晶显示屏；33、语音模块；34、固定支架；35、固定装置。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种采用光触媒技术的厨卫用空气处理器，包括：金属壳体1、抽气模块16、颗粒物过滤组件20、光催化净化和紫外线杀菌组件24、光催化净化组件26、光催化净化、臭氧吸收组件28和显示模块，金属壳体1上安装有抽气模块16，金属壳体1一端内壁上安装有颗粒物过滤组件20，金属壳体1内部空腔为光催化净化和紫外线杀菌组件24，光催化净化和紫外线杀菌组件24的内部安装有光催化净化组件26，且光催化净化和紫外线杀菌组件24的内部还安装有光催化净化、臭氧吸收组件28，金属壳体1上安装有显示模块。
48.进一步优选的，金属壳体1包括：前面板2、背面板3、顶面板4、左面板5、右面板6和底面板7，前面板2的两侧分别安装有左面板5、右面板6，且前面板2的上下两端安装有顶面板4和底面板7，前面板2位于背面板3、顶面板4、左面板5和右面板6的背面设置有底面板7，顶面板4的表面安装有固定装置35，底面板7还包括底部把手14，底部把手14对称设于底面板7的底面两端。
49.进一步优选的，抽气模块16包括电源接口15、抽风机17、密封圈18、隔音装置19、空气入口8和空气出口9，背面板3的下部有安装的电源接口15，电源接口15与抽风机17电线连接在一起，空气入口8设置于顶面板4的顶面上，空气出口9设置于前面板2的下部，抽风机17上嵌套有密封圈18，且抽风机17的外部设置有隔音装置19，避免产生噪音。抽风机17与密封圈18嵌套链接，避免空气泄漏造成净化阶段的不成功。
50.进一步优选的，颗粒物过滤组件20包括初效滤网21、hepa滤网22和固定支架34，初效滤网21位于靠近空气入口8的一端固定连接在固定支架34上，hepa滤网22放置于初效滤网21后方，且hepa滤网22和初效滤网21的长度和宽度均小于机身上的长度和宽度。
51.进一步优选的，光催化净化和紫外线杀菌组件24、光催化净化组件26与光催化净化、臭氧吸收组件28构成光催化净化结构，光催化净化和紫外线杀菌组件24、光催化净化组件26与光催化净化、臭氧吸收组件28内部结构相同，空气净化器位置在灶台上方，当做饭时，周围环境的湿度和温度都比平常时候要高。水蒸汽能够抑制一些voc的光催化，包括三氯乙烯(tce)、四氯乙烯(pce)、丙酮和乙烯，而适当的湿度可以促进苯、甲苯、间二甲苯和甲醛的光催化。光催化系统不需要加热，但温度对反应体系具有影响。乙烯、苯、甲苯和甲醛的光催化降解率普遍随着反应温度的升高而增加，而三氯乙烯的光催化降解率随着温度的升高而降低。改性后ni-tio2催化剂25的电纺丝纳米纤维30放置于四周及底部经过颗粒物处理的空气带着温度和湿度进入到第一部分，在紫外线灯23的照射下，激活材料表面吸附的氧和水分，产生氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，发生氧化反应，可以使苯、甲苯和甲醛分解成二氧化碳和水，同时紫外光也会将空气中的残留悬浮细菌处理。紫外线灯23采用生物效应最显著uvc波段200～275nm，灭菌的能力最强，主要用于杀菌消炎作。
52.进一步优选的，光催化净化和紫外线杀菌组件24、光催化净化组件26与光催化净化、臭氧吸收组件28皆包括：带有改性后ni-tio2催化剂25的电纺丝纳米纤维30、紫外线灯23、湿度调节器27和固定支架34，带有改性后ni-tio2催化剂25的电纺丝纳米纤维30、紫外线灯23、、温度调节器29、湿度调节器27、固定支架34。第一部分处理后的气体经过湿度调节器27，去除部分水蒸气，带着一定温度的进入到第二部分，在此部分乙烯会在催化剂的作用下分解。
53.进一步优选的，前面板2上设置有空气清新剂组件10，空气清新剂组件10包括空气
清新剂盖11、空气清新剂槽12和扩散棉13，空气清新剂盖11嵌合在空气清新剂槽12的内部，空气清新剂盖11上设有若干条纹孔与空气清新剂槽12匹配嵌合，空气清新剂槽12中设有扩散棉13，扩散棉13上滴加有空气清新液，去除臭氧的催化剂选为ni/nio催化剂，镍ni作为过渡金属，其氧化物在高湿度条件下易失活，说明蒸汽对催化剂上的臭氧分解有抑制作用。气体经过温度调节器29，降低温度进入到第三部分，此部分湿度、温度正常，将带有ni/nio催化剂和ni-tio2催化剂25的电纺丝纳米纤维30放置于四周及底部。此部分去除三氯乙烯、四氯乙烯、丙酮以及因紫外线灯23照射空气中的氧气产生臭氧。
54.进一步优选的，显示模块包括有液晶显示屏32，液晶显示屏32在前面板2上，可显示正在进行的是净化模块的哪一部分，滤网状态以及显示空气质量的优良，顶面板4上还安装有电源开关31和语音模块33，便于开关操作和提示空气净化器的开启与关闭。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。